高升压增益软开关DC-DC变换器

在软开关Boost变换器基础上,通过引入Flyback单元,提出了一种高升压增益软开关DC-DC变换器,进一步提高了变换器的电压增益,避免了高占空比,减小了开关管电压应力。因此,可选取低电压等级低导通电阻MOSFET以降低变换器的成本,提高变换器的效率。在开关管关断期间,漏感能量向负载传递,有效利用了漏感能量,且无需额外的吸收电路。此外,变换器实现了开关管的零电压(ZVS)导通和二极管的零电流(ZCS)关断,进而消除了开关管的开通损耗和二极管的反向恢复损耗。研究了高升压增益软开关DC-DC变换器电路的工作特性和占空比丢失的主要原因,分析了该变换器的元器件应力及电路损耗。设计了一台160W的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。     

一种高电压增益宽范围软开关双向DC-DC变换器

提出一种高电压增益宽范围软开关双向DC-DC变换器拓扑,其以双向Buck/Boost结构为基础,利用耦合电感的漏感与谐振电容串联谐振,能够在非极端占空比条件下实现高电压增益。耦合电感的漏感与谐振电容组成的谐振腔不仅可以控制循环的漏感能量,还可以抑制谐振电流的变化,使其在低压侧较宽的电压范围内,全负载工况下均能实现软开关。所提拓扑采用低压侧交错并联、高压侧串联的结构,使其具有低压侧电流纹波小、相电流小、开关管及电容电压应力低等优点。详细分析该变换器的工作原理,对其电压增益、软开关条件等稳态工作特性进行研究。最后,搭建一台低压侧40～150V、高压侧400V、功率2kW的实验样机,验证理论分析的正确性。     

谐振软开关耦合电感高增益DC-DC变换器

提出一种谐振软开关耦合电感高增益DC-DC变换器,通过引入辅助网络,将Boost变换器的输出二极管替换为开关管,实现全部开关管的零电压导通(ZVS)和二极管的零电流关断(ZCS),并降低开关管的开关损耗,消除二极管的反向恢复问题。同时,变换器输出端为三个输出单元串联,提高变换器的电压增益,避免变换器工作于极限占空比,在实现高升压增益的同时降低开关管电压应力。因此可选取低电压等级、低导通电阻的MOSFET,以提高变换器效率。倍压电容与耦合电感的漏感谐振,可减小开关管关断时刻电流,降低开关损耗,进一步提高变换器效率。研究变换器的工作原理和工作特性,分析开关管ZVS条件。设计制作一台160W的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。     

软开关高增益准YZ源DC-DC变换器

针对新能源发电系统中所需要的高升压非隔离变换器升压能力不足问题,文中基于Y源变换器和准Z源变换器的优点,提出一种软开关高增益准YZ源DC-DC变换器。所提变换器不仅提高了升压能力,还能够有效吸收漏感产生的电压尖峰。除此之外,应用同步整流技术,使得开关管和二极管工作在软开关条件,提升了转换效率。此外,所提变换器由于电源输入端连接的是单个电感,输入电流连续,电流纹波小。不仅如此,提出的变换器还具备开关管电压应力低、输入输出电压共地等优点。首先对所提变换器的工作模态和稳态进行分析;其次定量计算效率以及损耗分布;将所提变换器的性能与其他变换器进行对比,并明确设计要求;最后通过实验室制作的样机,验证所提变换器的有效性。     

新型软开关隔离型高增益DC-DC变换器

本文结合了反激变换器元器件少与开关电容对电压增益提高的优点,提出了一种新型软开关隔离型高增益DC-DC变换器,进一步提高了变换器的电压增益和功率密度,降低了功率器件的电压电流应力。通过反激变换器的输入交错并联输出串联,一方面能够提高电压增益,另一方面能够扩大电路的输出功率,同时还能降低输入电流纹波。输出侧增加倍压电路不仅能够提高变换器的电压增益,还解决了反激变换器工作在连续状态下输出二极管反向恢复问题。采用有源钳位电路实现漏感能量的回收,抑制开关管的电压尖峰,并实现了开关管的零电压开通。最后,分析了该拓扑的基本工作原理,并制作了一台输入电压为40～60V,输出电压为380V,额定功率为1kW的样机,实测最高效率为96. 8%,实验结果证实了理论分析的正确性。     

改进型高电压增益DC-DC变换器

提出一种改进型高电压增益DC-DC变换器拓扑。该拓扑具有传统Boost变换器的PWM电压调节功能,并且在实现高电压增益的同时避免极限占空比的出现。变换器中相关有源器件的应力较低,选型方便,控制简单,效率较高。本文介绍了变换器的基本工作原理,分析了其工作状态。最后,在实验室搭建了一台20 W的实验样机,验证了拓扑理论分析的正确性和可靠性。     

具有软开关特性的串联电容型高频高增益双向DC-DC变换器

本文提出了一种具有软开关特性的串联电容型高频高增益双向DC-DC变换器。在传统的基于耦合电感的升降压电路的基础上,引入了一个电容和一个开关管,有效提升了变换器增益。同时构造了基于串联电容谐振回路,为开关器件的软开关创造条件。并且为了减少振荡和无源器件的体积,可将耦合电感的漏感作为谐振电感,从而减少了无源元件数目,在高频工作条件下可实现高功率密度和高效率。本文详细介绍了该变换器的工作原理和参数设计方法,并搭建了一台48V/5V、50W、750kHz的实验样机,相关结果证明所提拓扑及设计方法的正确性。     

基于开关电容和耦合电感的交错并联型高电压增益双向DC-DC变换器

提出一种基于开关电容和耦合电感的交错并联型高电压增益双向DC-DC变换器。通过并联通道数的增加,使得变换器具有更高的电压增益、更大的输出功率和更小的器件电压/电流应力。通过引入耦合电感,不仅降低了通道内电流纹波,同时可使各通道的电感量最小,进一步提升变换器的效率和功率密度。而且,较小的电感量可加快开关电容自动均流速度,仅需简单的控制方法,有利于提高电路的可靠性和实用性。制作了一台500W样机,以验证该拓扑和理论分析的有效性。     

一种交错并联高增益软开关DC-DC变换器

提出了一种应用于新能源发电系统中的交错并联高增益软开关DC-DC变换器.该变换器采用交错并联结构,利用耦合电感与二极管电容网络相结合,以提高电压增益,引入ZVT辅助电路,实现了两个主开关管零电压软开关和一个辅助开关管的零电流软开关.变换器具有低输入电流纹波、高电压增益、高效率和低电压应力等优点.详细介绍了变换器的工作原理、电压增益特性、开关器件电压应力等.最后,搭建了一台200W的实验样机验证了理论分析的正确性.     

基于耦合电感的低电压应力高增益软开关DC-DC变换器

本文提出的高增益DC-DC变换器结合了耦合电感与开关电容对电压增益提高的优点,进一步提高了电压增益,既避免了耦合电感匝比过高的问题,又降低了功率器件的电压应力。开关管开通和关断时,耦合电感原副边绕组都有电能的输送,提高了绕组的利用率。同时其漏感缓解了二极管反向恢复问题。通过有源钳位电路吸收并利用了漏感能量,降低了开关管的漏感尖峰,使得开关管实现了零电压开通,提高了变换器的效率。最后,分析了该变换器拓扑的基本工作原理,推导出其增益表达式,分析了占空比丢失的主要原因,并制作了一台输入电压为20～40 V,输出电压为380 V,额定功率为300 W的实验样机。实测该样机最高效率为97.4%,实验结果证实了理论分析的正确性。     

高电压增益混合型DC-DC变换器研究

随着分布式发电的出现,对高增益DC-DC变换器的要求越来越高。为了获得更高的电压增益,提出一种光伏发电用混合型高电压增益非隔离单开关DC-DC变换器。该变换器将传统的Boost和Cuk变换器并联,详细讨论了其拓扑结构、工作原理以及电路参数设计,实现了基于Matlab/Simulink的仿真研究和基于单片机的150 W实验样机。仿真研究和实验结果与理论分析吻合较好,验证了理论分析的正确性以及混合型DC-DC变换器拓扑结构的有效性。所提混合型拓扑使用元件数较少的单一功率开关,并能提供比非隔离式传统变换器更高的电压增益。该拓扑在单功率开关作用下可提供连续电流的工作模式,而且降低了功率开关和二极管的电压应力。     

基于开关电容的高电压增益DC/DC变换器研究

高电压增益DC/DC变换器正越来越多地应用于太阳能光伏或其他可再生能源发电系统.良好的稳态和动态性能,以及更高的效率,是上述应用选取变换器的先决条件.为此,这里提出一种基于开关电容技术的高电压增益DC/DC变换器.首先,详细阐述了基于开关电容的高电压增益DC/DC变换器的拓扑结构与工作原理;然后,在此基础上,对其电路参数进行了设计;最后,制作了试验样机对其进行试验验证.试验结果表明,所提变换器拓扑结构简单,在占空比较小的情况能够获得高电压增益,且对半导体元件的电压应力低.此外,该变换器的电感与输入电源串联,因此可以实现连续的输入电流.     

基于开关电容结构的高增益升压变换器

针对传统Boost变换器存在升压能力有限、纹波大、效率低等问题,研究了一种基于开关电容结构的高增益升压变换器。详细分析了变换器在连续工作模式（CCM）和断续工作模式（DCM）下的工作原理和工作性能,并进行了试验研究。结果表明,变换器的升压能力逐级增强;输入电流纹波和输出电压纹波小;同时控制电路简单,易于串联实现多级网络逐级升压的功能。     

基于开关电容网络的DC-DC变换器

在现有的DC-DC变换器中,Buck、Boost及双向变换器的升降压能力有限,在一定程度上限制了其适用范围。本文提出一种升压型开关电容网络和一种降压型开关电容网络,并在此基础上推演出一系列DC-DC变换器:单级升压变换器、单级降压变换器、双向升降压变换器、多输入升压变换器和多级降压变换器。给出了这五类变换器拓扑的推演过程,详细分析了其工作原理,并通过仿真研究证明了理论分析的正确性。     

基于旋转电容的直流电网软开关DC-DC变换器设计

作为连接不同电压等级直流母线的关键设备之一,DC-DC变换器转换效率的提高对于建立直流电网有重要意义。为了降低大功率软开关DC-DC变换器的体积和质量,基于旋转电容构造了一种能够实现功率器件零电流关断的非隔离型双向DC/DC变换器。介绍了变换器的电路拓扑结构;分析了不同模式下的稳态工作过程;设计了器件的具体参数及控制方案并研究了变换器的损耗特性;最后,在Matlab/Simulink中搭载仿真模型,验证了设计方案和控制策略的正确性。结果表明,所设计的变换器能够实现开关管和二极管的零电流关断,具有较高的转换效率。     

一种低输入电流纹波高增益软开关DC-DC变换器

针对新能源发电系统输出电压低、电压稳定性差等问题,提出一种非隔离型低输入电流纹波高增益软开关直流变换器。该变换器结合有源钳位技术和耦合电感与二极管-电容倍压结构,提高了变换器的电压增益,降低了开关器件的电压应力。耦合电感自身漏感有效缓解二极管反向恢复问题,并通过有源钳位网络回收利用了漏感的能量,开关管无关断电压尖峰。利用耦合电感漏感,所有开关管均实现了零电压软开关,提高了变换器的效率。详细分析了变换器的拓扑结构与工作原理,并对电压增益、器件电压电流应力、软开关等电路性能进行了分析。最后,搭建了一台40V输入、400V输出、额定功率为160W的试验样机,实验验证了该变换器具有低输入电流纹波、高电压增益、高变换效率和低电压应力等优点。     

一种新型高电压增益DC-DC变换器研究

随着分布式发电的出现,可再生能源与电池组的结合以及负荷对其的严重依赖,对高效电力电子变换器的需求日益增加.提出一种降低电压应力的高增益DC-DC变换器的新颖结构.该结构是传统Boost变换器两级叠加的结果.当占空比较低时,因为增益与占空比的二次关系,所提供的电压增益很高.此外,该变换器的输入电流连续,所提供的负载接地....     

新型高增益开关电容直流升压变换器

高增益直流变换器被广泛使用于许多工业应用中,例如光伏系统、燃料电池系统、电动汽车和高强度放电灯。本文提出一种将耦合电感和开关电容技术相结合的单开关新型高增益直流变换器。该变换器能够在靠近0.50(0.56)的占空比条件下实现高升压比;主电路只有一个功率开关,驱动控制简单;功率器件的电压应力较低,能有效降低通态损耗。此外耦合电感的漏感能量被有效吸收并回馈给负载。本文详细分析了该变换器工作原理和稳态性能。最后,搭建了一台30 V输入、300 V输出、满载功率150 W的试验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。     

三电感开关电容高增益Boost变换器

锂电池、光伏电池、燃料电池等新型储能器件的发展,对直流变换器的纹波和增益性能有了更高的要求。为此提出了一种结合三电感与开关电容的高增益Boost变换器拓扑组合,该拓扑结构基于三电感单管高增益Boost变换器,通过在后侧增加开关电容网络,可保证单管在相同占空比条件下实现更高的电压增益,并通过理论分析和仿真实验进行了验证。     

基于开关电容的三端口DC-DC变换器

三端口直流变换器(TPC)应用于新能源供电系统与电动汽车供电系统,可将系统中原有的多个单向和双向直流变换器在电路结构上实现合并,具有结构简单、成本低、控制灵活等优点。根据TPC的分类和组成规则构建一族含有开关电容、自举电路、BUCK、BOOST电路的高压比三端口直流变换器。形成的新型三端口变换器具有压比高、结构灵活、调压范围广等特点,可以很好地应用在新能源发电应用系统中。最后对提出的新拓扑进行理论分析和实验验证。